آبیاری بهینه باعث بهبود عملکرد، ارتقای سلامت گیاه و حفظ منابع آب می شود. در فرآیند آبیاری هوشمند اولین و کلیدی ترین نقش را سنسور هایی دارند که اطلاعات را از خاک دریافت می کنند. سنسور رطوبت خاک بی سیم ویرا، رطوبت خاک را به صورت مستمر اندازه گیری کرده و این اطلاعات را به صورت بی سیم ارسال می کنند. این اطلاعات به کشاورزان کمک می کند که با دقت بالا نیاز آبی گیاه را برآورد کرده و نسبت به آبیاری مزرعه اقدام کنند.
روش های اندازه گیری رطوبت خاک
چندین فناوری مختلف برای اندازه گیری رطوبت خاک وجود دارد که معمولا به دو دسته کلی زیر تقسیم می شوند. اندازه گیری حجمی: اندازه گیری درصد حجم آب در یک مقدار معین از خاک را اندازه گیری حجمی آب می گویند. تانسیومتر یا کشش سنج: تانسیومتر نیروی فیزیکی که آب را در خاک نگه می دارد را بر حسب سانتی بار (یا کیلو پاسکال) را اندازه می گیرد.سنسور رطوبت خاک ویرا
سنسور رطوبت خاک ویرا، براساس روش تانسیومتر و با استفاده از سنسورهای شرکت IRROMETER رطوبت خاک را اندازه گیری می کند. اهمیت اندازه گیری درصد حجم آب در خاک نسبت به اندازه گیری دشواری استخراج آب از خاک کمتر می باشد. برای اینکه گیاه بتواند آب را به سیستم ریشه خود منتقل کند باید بر کشش آب خاک (یا پتانسیل ماتریک) غلبه کند. مقدار پتانسیل ماتریک خاک در انواع خاک مختلف، برای یک حجم یکسان آب متفاوت می باشد. که به این علت نیاز به کالیبراسیون تجهیزات مورد استفاده در محل مزرعه می باشد. اما سنسور های رطوبت خاک که از نوع تانسیومتر می باشند نیاز به کالیبراسیون در مزرعه ندارند. سنسور رطوبت خاک بی سیم ویرا، برای اندازه گیری رطوبت خاک از سنسور بسیار دقیق WATERMARK Sensor شرکت IRROMETER که یک حسگر ماتریس دانه ای می باشد استفاده کرده است. این سنسور به صورت الکترونیکی میزان رطوبت خاک را اندازه گیری می کند و از ویژگی های آن عملکرد عالی در برابر اثرات شوری خاک و عمر بسیار طولانی نسبت به بلوک های گچی سنتی می باشد. به دلیل مصرف کم انرژی توسط سنسور، عمر باتری سنسور حداقل ۳ سال می باشد. و در صورت اتمام باتری یک پیام هشدار برای تعویض آن در اپلیکشن ارسال خواهد شد. کشاورزان از طریق موبایل می توانند اطلاعات سنسور را به صورت آنلاین مشاهده کرده و برای آبیاری برنامه ریزی کنند.تفسیر رطوبت اندازه گیری شده توسط سنسور
سنسور رطوبت خاک مقادیر را هر ۵ دقیقه یک بار اندازه گیری می کند. که با استفاده از یک موبایل می توان مقادیر لحظه ای رطوبت خاک را به صورت آنلاین مشاهده کرد. همچنین اطلاعات رطوبت در بازه های زمانی مختلف در نمودار قابل دسترسی می باشد.
ظرفیت زراعی مزرعه FC
مقدار آب باقیمانده در خاک پس از تخلیه آب اضافه تحت نیروی ثقل را ظرفیت زراعی خاک Field Capacity می گویند. پس از آبیاری خاک در سیستم های آبیاری کرتی و یا نواری، رطوبت خاک تا حد اشباع افزایش پیدا می کند. و پتانسیل ماتریک خاک صفر می شود. در نقطه اشباع خاک به دلیل پر شدن منافذ خاک از آب و فقدان هوا، برای رشد گیاه مناسب نمی باشد. با توجه به نوع خاک معمولا پس از ۲۴ تا ۴۸ ساعت پس اشباع خاک، آب موجود در خاک تحت تاثیر نیروی ثقل از خاک تخلیه می شود. و به عمق پاینتر نفوذ می کند.نقطه پژمردگی دائمی
نقطه پژمردگی دائمی Permanent Wilting Point نقطه ای است که آب در دسترس گیاه نباشد و در آن گیاه توانایی جذب آب از دست می دهد. در این نقطه، اگر آب اضافی به خاک نرسد بیشتر گیاهان از بین می روند. میزان رطوبت در نقطه پژمردگی دائمی با توجه به نوع بافت خاک متفاوت است. نقطه پژمردگی دائمی بر خلاف رطوبت زارعی، به گیاه وابسته است.آب سهل الوصول Available Water
مقدار آب که در خاک ذخیره می شود و گیاه به سهولت می تواند آن را جذب کند آب سهل الوصول می گویند. معمولا گیاه بعد از این مقدار، انرژی بیشتری برای برای جذب آب باید مصرف کند و این موضوع باعث کاهش عملکرد محصول می شود.حد تخلیه مجاز Allowable Depletion
مقدار رطوبتی در خاک که بعد از آن، عملکرد محصول کاهش می یابد را حد تخلیه مجاز می گویند و به صورت درصد بیان می شود.مدیریت زمان آبیاری
نقاط ظرفیت زراعی FC و پژمردگی گیاه WP، آستانه های مرجعی هستند که شما باید برای برنامه ریزی آبیاری در نظر بگیرید. این محدوده به نوع خاک، نوع گیاه، دوره رشد گیاه و محدودیت های آبیاری مزرعه بستگی دارد. اما به طور معمول آبیاری باید در محدوده ۱۰% نقطه مرطوب و ۴۰-۵۰ % نقطه حد تخلیه مجاز Allowable Depletion باشد. مفهوم حد مجاز تخلیه رطوبتی ۵۰ درصد این است که تا خروج ۵۰ درصد رطوبت بین ظرفیت زراعی و حد تخلیه مجاز گیاه، صدمه ای به گیاه وارد نمی شود. ولی بعد از این حد گیاه دچار تنش خواهد شد. و برای جلوگیری از تنش گیاه مزرعه باید آبیاری شود. هرچه گیاه حساس تر باشد این مقدار رطوبت کمتر است.
تعداد سنسور مورد نیاز و عمق قرارگیری سنسور
با توجه به اینکه عمق موثر ریشه گیاهان مختلف با یکدیگر تفاوت دارد. برای اینکه یک تصویر دقیق تر از کل ناحیه ریشه بدست بیاوریم؛ با توجه به نوع گیاه باید دو یا چند سنسور در عمق های مختلف قرار دهیم تا میزان آب مصرفی را به دقت بتوانیم تعیین کنیم. جدول زیر تعداد سنسور مورد نیاز برای هر گیاه و عمق قرار گیری آن برای خاک های عمیق با زهکشی خوب آورده شده است.